Ein Beitrag zur Anwendung zwangskommutierter Schaltungen in Systemen der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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Autor: Lipphardt, Götz
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl .-Ing. Götz Lipphardt, Darmstadt Ein Beitrag zur Anwendung zwangskommutierter Schaltungen in Systemen der Hochspannungs-Gleichstromübertragung Reihe 21 : Elektrotechnik
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen IX 1 Einführung 1 1.1 Probleme von HGÜ-Systemen in „klassischer Technik“ . . 1 1.2 Eine mögliche Lösung: HGÜ mit Zwangskommutierung . . 3 1.3 Weitergehende Motivierung für HGÜ mit Zwangskommutierung ............................. 3 1.4 Ziel und Beitrag der Arbeit................. 4 1.5 Aufbau der Arbeit...................... 5 1.6 Verwendete Werkzeuge.................... 6 2 Einordnung der Arbeit 8 2.1 Historischer Exkurs...................... 8 2.2 Aktueller Stand........................ 9 2.3 Einsatzvarianten von HGÜ-Systemen............ 17 2.4 Referenz: HGÜ-Systeme mit NWR bzw. UWR...... 17 2.4.1 Vergleichsbasis HGÜ mit NSR........... 17 2.4.1.1 Zweipunkt-HGÜ-Systeme......... 17 2.4.1.2 Mehrpunkt-HGÜ-Systeme......... 19 2.4.2 Vergleichsbasis HGÜ mit UWR........... 19 3 Der IWR in HGÜ-Anwendungen 20 3.1 Analyse des IWR....................... 20 3.1.1 Grundfunktion der Schaltung............ 20 3.1.2 Oberschwingungen und 12-pulsiger Betrieb .... 23 3.1.3 Stationäre Zeitverläufe des IWR.......... 26 3.1.4 Steuer- und Regelverfahren des IWR........ 26 3.1.5 Vorbemerkung zu den Kapiteln 3.1.6 und 3.1.8 . . 30 3.1.6 Grundgleichungen und Kennlinien des quasi-stationären Betriebs........................ 31 3.1.7 Stabilität des IWR am schwachen Netz ...... 37 3.1.8 Dynamisches Modell des IWR............ 41 3.1.8.1 Dreiphasiges Ersatzschaltbild (in RST- Koordinaten): ............... 42 3.1.8.2 Transformation RST — dg-Koordinaten: 43 3.1.8.3 Linearisierungen.............. 45 3.1.8.4 Reduzierung des Modells......... 47 3.1.8.5 Linearisiertes, reduziertes Modell in drehenden Koordinaten............ 48
VI Inhaltsverzeichnis 3.2 Entwurf und Auslegung der Regelung........... 48 3.2.1 Entwurf geeigneter Regelstrategien . ....... 48 3.2.1.1 Regelstrategie für das ZPHGÜ-System. . 48 3.2.1.1.1 Sonderfall: Passive AC-Last am IWR ............... 50 3.2.1.2 Regelstrategie für das MPHGÜ-System . 51 3.2.1.3 Regelstrategie für das ZPHGÜtapping-System 52 3.2.2 Realisierung der Regelstrategie ....... 52 3.2.3 Auslegung der Regler ................ 53 3.2.3.1 Regelung des Gleichstroms........ 53 3.2.3.2 Regelung der AC-Sammelschienenspannung 56 3.2.3.3 Entkopplung der Regelkreise....... 59 3.3 Dynamisches Verhalten des IWR-HGÜ-Systems...... 62 3.3.1 Das hybride Zweipunktsystem............ 63 3.3.1.1 Simulationsmodell............. 63 3.3.1.2 Hochlauf.................. 63 3.3.1.3 DC-Fehler ................. 67 3.3.1.3.1 Erkennung des Gleichstromfehlers 67 3.3.1.3.2 Fehlerbehandlung beim System mit NSR............. 67 3.3.1.3.3 Fehlerbehandlung beim System mit IWR ............. 68 3.3.1.4 AC-Fehler ........ 70 3.3.1.4.1 Symmetrischer Kurzschluß am WR................ 70 3.3.1.4.2 Unsymmetrischer Kurzschluß am WR................ 75 3.3.1.5 Verhalten bei passiver AC-Last...... 80 3.3.2 Das parallele Mehrpunktsystem..... 82 3.3.2.1 Simulationsmodell............. 82 3.3.2.2 Hochlauf und stationärer Betrieb..... 82 3.3.2.3 AC-und DC-Fehler............ 83 3.3.3 Das System mit Serienanzapfung.......... 86 3.3.3.1 Simulationsmodell............. 86 3.3.3.2 Hochlauf.................. 88 3.3.3.3 Störungen im AC-Netz des IWR..... 88 3.3.3.3.1 Laständerung........... 89 3.3.3.3.2 Sammelschienenkurzschluß ... 91 3.3.3.4 Störungen im ZPHGÜ-System...... 91 3.3.3.4.1 AC-Spannungsabsenkung am NGR 93
Inhaltsverzeichnis VII 3.4 Technische Realisierung und Kostenbetrachtungen .... 95 3.4.1 Technische Realisierung des IWR-HGÜ-Systems . 95 3.4.1.1 Aufbau der IWR-Station für das ZPHGÜ- und das MPHGÜ-System......... 95 3.4.1.2 Aufbau der IWR-Station für das ZPHGÜtapping System.............. 102 3.4.2 Abschätzung der Kosten...............103 3.4.2.1 Kosten der IWR-Station für das ZPHGÜ- und das MPHGÜ-System.........103 3.4.2.2 Kosten der IWR-Station für das ZPHGÜtapping- System...................107 4 Vergleich ausgewählter HGÜ-Systeme 109 4.1 Definition der Vergleichs- und Bewertungskriterien .... 109 4.2 Vergleich und Bewertung ........ 111 4.2.1 Allgemeine Eigenschaften..............111 4.2.2 Bewertung der Varianten ..............112 4.2.3 Betrieb der Varianten am schwachen Netz.....118 5 Zusammenfassung, Schlußfolgerungen und Ausblick 121 A Berechnung der Oberschwingungen des IWR 127 A.l Berechnung der Oberschwingungen im Ausgangsstrom . . 127 A.l.l Beschreibung des Steuersatzes............127 A.l.2 Berechnung der Oberschwingungen.........128 A.l.3 Verfahren der harmonischen Elimination......128 A.2 Berechnung der Oberschwingungen im Netzstrom.....129 B Bewertung der Variante IWR mit Blocktaktung 130 C Herleitung des dynamischen Modells des IWR 132 C.l Systemgleichungen in RST -Koordinaten..........132 C.2 Transformationsmatrizen...................132 C.3 Systemgleichungen in cv/3-Koordinaten...........135 C.4 Systemgleichungen in dq-Koordinaten ...........135 C. 5 Zusammenhang zwischen AC- und DC-Seite........135 D Herleitung der Übertragungsfunktionen des IWR 136 D. l Methode des linearen Gleichungssystems..........136 D.2 Zustandsgleichung des linearisierten, reduzierten Modells . 136 D.2.1 Führungsübertragungsfunktionen..........138
VIII Inhaltsverzeichnis D.2.1.1 AI dc /Am: .................138 D.2.1.2 AUt/A p i0 : .................140 D.2.2 Störübertragungsfunktionen ..............143 D.2.2.1 Aidc/Aipio: .................143 D.2.2.2 AUt/Am: ..................144 D. 3 Methode der komplexen Rechnung.............144 D.3.1 Erläuterung des Verfahrens.............144 D.3.2 Anwendung des Verfahrens auf den IWR .....145 E Parameter der Simulationsrechnungen 150 E. l Parameter für das hybride Zweipunktsystem........150 E.2 Parameter für das parallele Mehrpunktsystem.......153 E.3 Parameter für das System mit Serienanzapfung......154 F Verwendetes System der bezogenen Größen 154 Synopsis of thesis 158 Literatur 163
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| topic_facet | Kommutierung GTO-Thyristor Wechselrichter Halbleiterventil Gleichstromübertragung Hochspannungsnetz Hochschulschrift |
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